DE3123803A1 - Magnetisches aufzeichungsmaterial - Google Patents

Description

MDNCHEN OR. E. WIEGANDt (1932-1980) DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT

HAMBURG DIPL.-ING. ]. GLAESER

DIPL.-ING. W. NIEMANN OF COUNSEL

KÖHLER

"NIEMANh

GERNHARDT GlAESER

PAT Ü NTAM IV KITE

European Patent Attorney!

43904/81 - Ko/Hi

TELEEON; 089-555476/? TELEGRAMME: KARPATENT TELEXi 529068 KARP D

D-8 0 00 MÜNCHEN 2 HERZOG-WIIHELM-SIR. 16

16. Juni ' 198-1

Fuji Photo Film Co_op Ltd_o Minami Ashigara-Shi₉ Kanagawa_s Japan

Magnetisches Aufzeichnungsmaterial

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmaterial für die magnetische Aufzeichnung und Wiedergabe bei einer hohen Bandgeschwindigkeit von 2 bis 10 m/sek, insbesondere ein endloses Videoband mit einer verbesserten Gleitmittelschicht.

Die üblichen in Kraftfahrzeugstereos verwendeten endlosen Bänder laufen bei der Aufzeichnungs- oder Wiedergabestufe mit einer Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/sek. Endlose Videobänder müssen mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2 m /sek, üblicherweise mindestens 5 m/sek, laufen, falls ihr Zweck in der Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen anstelle von Audiosignalen besteht. Ein Lauf von endlosen Bändern mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 2 bis 10 m/sek bringt jedoch die folgenden Probleme:

1. Die Aufzeichnung und Wiedergabe eines Videosignals ist unmöglich.

2. Das Band läuft nicht beständig und innerhalb von 30 Stunden wird es praktisch für einen weiteren Lauf unbrauchbar. Das erste Problem ist dasjenige der Magnetschicht. Dies kann durch Anwendung einer magnetischen Co-Fe-Grundlage, CrO₂ oder eines Legierungspulvers wie bei einem Videoband mit einer Breite von 12,7 mm gelöst werden. Um jedoch das zweite Problem zu lösen, ist eine neue Technik notwendig, da, falls das übliche endlose Band mit 2 bis 10 m/sek während 30 Stunden läuft, Kniffe aufgrund des Klemmens , eine abnorm hohe Bandspannung und ein Abflocken der Gleitmittelschicht das Band für den weiteren Lauf unbrauchbar machen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in einem magnetischen Aufzeichnungsmaterial mit einer zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen geeigneten Magnetschicht, welches mit einer hohen Geschwindigkeit von 2 bis 10 m/sek laufen kann.

Eine ifeitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem magnetischen Aufzeichnungsmaterial der vorstehend beschriebenen Artp welches mehr als 150 Stunden Lauf aushält und itfelches frei von einem Abflocken der Gleitmittelschicht sowie von Kniffen aufgrund des Anfassens ist_o

Infolg© verschiedener Untersuchungen zur Lösung dieser Aufgaben wurde nun gefunden^ daß eine Verbesserung der Gleitmittelschicht der Schlüssel zu der Lösung des Problemes ist_o Zunächst ifar gefunden worden;, daß eine Gleit·= mittelschicht mit einer Qberflächenrauheit (Ra) im Bereich von Op33 bis O₉72 μη eine verbessert© Dauerhaftigkeit für eins hohe Bandgeschwindigkeit von 2 bis 10 m/sek lieferte Darüber hinaus x-rarde weiterhin gefunden₉ daß eine Gleitmittelschicht mit der vorstehend definierten Oberflächenrauheit ρ welche 2_y5 bis 5 μΐη dick ist„ während die übliche Dick® 1 bis 2 μπι beträgt _ΰ nicht nur eine verbesserte Dauerhaftigkeit zeigtρ sondern auch eine Beständigkeit gegenüber dem Abflockenο

Die Erfindimg betrifft deshalb ein magnetisches Auf-= Zeichnungsmaterial mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht auf einer Seit© eines nichtmagnetischen Trägers und einer Gleitmltts!schicht auf der anderen Seite _ϋ welches bei einer hohen Bandgeschwindigkeit von 2 bis 10 m/sek verwendungsfähig istρ wobei die Gleitmitte!schicht eine Stärke von 2p5 bis 5 μκ und eine Oberflächenrauheit (Ra) von O₅33 bis O₉ 72 μ®, besitzt_o

In den Zeichnungen stellen

Figo 1 einen Querschnitt eines üblichen endlosen Bandes _s Figo 2 einen Querschnitt ©ines endlosen Videobandes gemäß

der Erfindung und
Figo 3 schematisch das Transportsystem der Maschine zum

Test der Eigenschaften des endlosen Videobandes dar_o

Im Rahmen der Beschreibung der Erfindung im einzelnen wird gemäß der Erfindung eine magnetische Aufzeichnungsschicht auf einer Seite einer nichtmagnetischen Grundlage gebildet und eine Gleitmittelschicht wird auf der anderen Seite der Grundlage gebildet, um die Reibung zu verringern und ein geeignetes Gleiten zwischen den Schichten in der Bandrolle zu ergeben. Die Gleitmittelschicht gemäß der Erfindung umfaßt Gleitmittel, Binder u. dgl. und enthält vorzugsweise Wachs. Die Gleitmittelschicht enthält vorzugsweise Graphit als Gleitmittel, und Molybdändisulfid oder Talkpulver können als Gleitmittel verwendet werden. Der Graphit umfaßt Teilchen, welche vorzugsweise einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 10 μπι besitzen. Bessere Ergebnisse werden erhalten, wenn ein Diketon if als Wachs

R-C-R'

in der Gleitmittelschicht verwendet wird. In der Formel bedeuten R und R¹, welche gleich oder unterschiedlich sein können, jeweils eine aliphatische Alkylgruppe mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen. Beispiele für die Wachse sind vorzugsweise aliphatische Ketone wie z.B.

O O

CH₃(CH₂)₁₆-C-(CH₂)₁₆CH₃; CH₃(CH₂)₁₄-C-(CH₂)₁₄CH₃;

p O

CH₃(CH₂)₁₀-C-(CH₂)₁₀CH₃,· CH₃(CH₂)₈-C-(CH₂)₈CH₃ u. dgl.

O Das Diheptadecylketon der Formel CH₃(CH₂ ^g-C-(CH₂ ^5CH₃ wird am stärksten bevorzugt, da eine gleichmäßig höhere Dauerhaftigkeit erhalten wird. Das Wachs wird vorzugsweise in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Gleitmittels, beispielsweise Graphit, verwendet. Beispiele für Binder sind Vinylchlorid/Vinylacetatcopolymere, Vinylchlorid, Polyurethan, Vinylchlorid/Acrylnitrilcopolymere, Cellulosederivate, Polyisocyanate, Epoxyharze und Gemische hiervon. Der Binder wird in einer Menge von

etwa 30 bis 300 Gexvichtsteilen₉ vorzugsweise 50 bis 200 Gewichtsteilenρ bezogen auf 300 Gewichtsteile des Gleitmittels _p verwendete

Die magnetische Aufzeichnungsschicht gemäß der Erfindung kann aus einer bekannten Zusammensetzung mit dem Gehalt einer magnetischen Substanz„ eines Binders, eines Gleitmittels ₉ eines Schleifmittels und eines Dispergiermittels gebildet werden_o Beispiele für magnetische Substanzen sind ^=Fe₂O Fe^0^_D CrO_{2 p} Co-znodifiziertes Jf-FeO_x (x = 1₂33 bis 1p5) und Fe-Co=NI-Legierungen. Beispiele für den Binder sind Vinylchlorid/Vinylacetatcopolymere, Vinylchlorid _ΰ Polyurethane _g Vlnylchlorld/Acrylnltrllcopolymerej, Cellulosederivate _g Polyisocyanates, Epoxyharze und Gemische hiervon_o Beispiele für Gleitmittel sind Siliconölρ aliphatIsche Säuren^ Fluoröl und aliphatische Säureester ο Beispiel© für Schleifmittel sind Cr₂O₃, Al₂Q^s, SiC und ^-^Fe₂Q-* ο Beispiele für Dispergiermittel sind Lecithin, Huminsäure und Oleinsäure_o Andere Zusätze umfassen Ruß_o

Die erflndungsgemäß verwendete nichtmagnetische Grundlage oder der Träger kann aus Irgendeinem üblichen Material für die nichtmagnetische Grundlag© gefertigt sein_c und bevorzugte Beispiele umfassen Polyäthylenterephthalat ₉ Triacetylcellulos®p Diacetalcellulose^ Vinylchlorid ₉ Poly·= Polypropylen und Polyäthylennaphthalato Die Grundlage hat vorzugsweise eine Festigkeit von mindestens 40 kg/m ο

Das magnetische Aufzeichnungsmaterial mit einer auf der Rückseite der Grundlag® ausgebildeten Gleitmittelschicht hat dl© folgenden Vorteiles 1„ Seine Dauerhaftigkeit 1st stark verbessert^ 2₀ die Abflockung der Gleit» mittelschicht ist minimal,, so daß die Anzahl der Ausfälle

stark verringert wird, und 3. ist aufgrund der verringerten Bandausführspannung die Banddehnung gering und kein Flimmern erfolgt bei der Bandeinführung.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen anhand des folgenden Beispiels erläutert, das lediglich zur Erläuterung dient, ohne die Erfindung zu beschränken. In dem Beispiel sind sämtliche Teile auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Eine 15 μπι dicke Polyäthylenterephthalatgrundlage wurde mit einer Magnetschicht mit der nachfolgend gegebenen Zusammensetzung zu einer Trockenstärke von 5 ^m überzogen. Die andere Seite der Grundlage wurde mit einer Gleitmittelschicht der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung überzogen. Die erhaltene Folie wurde kalandriert und zu einer Breite von etwa 6,3 mm wie bei der Herstellung der üblichen schmalen Videobänder geschlitzt.

Zusammensetzung der Magnetschicht

Cobaltferrit (durchschnittlicher Teilchendurchmesser 0,45 μΐη, Hc = 610 Oe) 100 Teile

Vinylchlorid-Vinylacetatcopolymeres 20 Teile Nitrllkautschuk 5 Teile

Siliconöl 0,2 Teile

Ruß 10 Teile Cr₂O, 5 Teile

Polyisocyanat 10 Teile

Zusammensetzung der Gleitmittelschicht

Graphit 300 Teile

Cellulosepropionat 80 Teile

Urethanharz 25 Teile

Sechsundzwanzig Bandproben wurden durch Wiederhollang des vorstehenden Verfahrens hergestellt _ΰ jedoch die Stärke, die durchschnittliche Teilchengröße und die Oberflächen-• rauheit der Gleitmittelschicht sowie di© Menge des ver~ wendeten Wachses geändert;, wie aus Tabelle I ersichtlich» Die Proben i'/urden auf die verschiedenen Eigenschaften nach den nachfolgend auf geführten Verfahren getestet,,

(1) Dauerhaftigkeit

Ein Bandpaket (Breit© 6„3 mni χ 50 ι Länge) wurde in die schematiseh in Figo 3 gezeigt© Testmaschine gesetzt und wurde kontinuierlich mit ©iner Geschwindigkeit von 5 m/sek laufen gelassene Die erforderliche Zeit in Stunden^ bis das Band verschieden© Fehler _t beispielsweise Bandan·= halten ρ Bruch oder Klemmen^ zeigte ₀ xirurde gemessen«,

(2) Abflocken

Di® Führanordnung der beim Dauerhaftstest verwendeten Maschin© wurde visuell auf das Vorhandensein von Schmutz

untersucht _o

(3) Ausfall

NTSC-Videosignale (National Television System Committee) wurden auf jeder Bandprobe aufgezeichnet und wiedergegeben

und die Anzahl der Ausfälle größer als 1/3 H, die beim Wiedergabevorgang stattfand, wurde gezählt.

(4) Bandausführspannung

Die Bandausführspannung an der Stelle T^ in der Fig. wurde gemessen.

(5) Oberflächenrauheit (Ra)

Die Oberflächenrauheit wird durch Ra oder die durchschnittliche Mittellinienrauheit entsprechend der Definition in JIS BO6O1 wiedergegeben. Der Ra-Wert wurde mit dem Oberflächenrauheitsmeßgerät "Surfcom 3OB" der Tokyo Seimitsu Co., Ltd. gemessen.

Ein Querschnitt eines üblichen endlosen Bandes ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Querschnitt des endlosen Videobandes gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt, worin 1 die Magnetschicht, 2 die Grundlage oder den Träger und 3 die Gleitmittelschicht darstellen. Das Transportsystem der zum Test der Eigenschaften des endlosen Videobandes verwendeten Maschine ist schematisch in Fig. 3 gezeigt, worin 4 das endlose Videoband, 5 und 5' Walzen, 6 einen Aufzeichnungs/Wiedergabekopf, 7 eine Klemmwalze und 8 eine Welle wiedergeben.

Die Ergebnisse der Teste auf die Eigenschaften sind in Tabelle I zusammengefaßt. Die Werte in der Tabelle beruhen auf einer Bandgeschwindigkeit von 5 m/sek und die Angaben A, B, C und D in der Spalte "Trägerlängsfestigkeit" bedeuten 20 kg/mm , 45 kg/mm , 40 kg/mm und 52 kg/mm .

Träger= längs= festig= keit

> , Stärke

Tabelle

Durch schnitt liche Teil chen größe

Ober flächen= rauheit (Ra) yarn)

I

da

Aus fälle

Flim mern beim Band- auf- ziehen

Band aus-= führ- span-

Knitter auf grund von Klemmen

» » I »

A

O j, 8 μιη

Gleitmittelschicht

5 μιη

0,22

η

100<

da

120 g

da

i * > P > 3 »

Probe

B

0p8 \im

Menge an zuge setztem Wachs

4 μm

0P45

It

50

©twas

100

It

* > > >

1

It

1,5

0

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fehlt praktisch

30

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2

t!

2,5

3 %

SI

Abflok- Dauer- kung der haftig» Gleit« keit mittel- XjStund©) schicht

nein

15

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<=Si^ ' VD ,. .8

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It

50

Il

CO

9

Il

Il

0

It

Il

250

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Il

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It

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It

0,5

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Il

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9

Il

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II

11

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1

tt it

It II

150

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If I!

40 37

It It

12

2

200

13 14

3 5

300<

It

tt It

CO OO CD

Tabelle I (Forts.)

	Träger- längs fest ig- keit	Stärke	Gleitmittelschicht	Durch schnitt liche Teil chen größe	Ober flächen rauheit JRa) (μπι)	Dauer haftig keit (Stunde)	Abflok- kung der Gleit mittel schicht	Aus fälle	Flim mern beim Band auf ziehen	Band- aus- führ- span- nung	Knitter auf grund von Klemmen
Probe Nr,	B	4	Menge an zuge setztem Wachs	4 μπι	0,45	300<	nein	9	nein	40	nein
15	ti	Il	7	1	0,21	1>	ja	100<		120^	-
16	If	Il	3	3	0,33	300<	fehlt praktisch	9	nein	50	nein
17	Il	ti	Il	6	0,48	If	nein	tt	ti	45	nein
18	It	tt	Il	10	0,72	150	ti	17	It	58	nein
19	A	4	It	4	0,45	170	nein	10	ja	40	nein
20	C	4	3	π	Il	300 <	tt	8	nein	η	nein
21	D	tt	ti	Il	It	ti	tt	8	nein	tt	nein
22	B	Il	tt	If	0,40	300<	Il	7	It	38	If
23	ti	ft	ti	It	0,63	300 <	tt	9	Il	45	If
24	Il	It	Il	Il	0,85	13Ox	etwas	10	If	57	etwas
25	It	4	ti	4	0,29	11OX	Il	15	ti	59	ja
26		3

Die Werte in Tabelle I belegen das folgende. Die Probe 1 ₉ bei der eine gleiche Gleitmittelschicht zu den in endlosen Audiobändern verwendet wurde ₉ war gegenüber den meisten anderen Proben hinsichtlich der Dauerhaftigkeit (lediglich 5 Stunden)_s Abflocken der Gleitmittelschicht , der Anzahl der Ausfälle, der Videoqualität (Zittern) beim Bandeinsatz und Knittern aufgrund von Klemmen unterlegen„ Bei den Proben 2 bis 8 wurden Gleitmittelschichten mit einem Gehalt von 3 Gew_o°% Wachs und mit einer Stärk© verwendet_P welche zwischen 0_ß8 und 10 μια -variierte. Je stärker die Gleitmittelschicht war ^ desto dauerhafter und beständiger gegenüber Abflocken war die Schicht« Di© Proben 9 bis 15 verwendeten Gleitmittel·= schichten mit einem Gehalt von O bis 7 Gew_o-$ an Wachs ₀ bezogen auf das Gewicht von Graphato Die Gleitmittelschichten mit einem Gehalt von 0^5 G®~w_o-% oder mehr an Wachs hat·» ten ©ine große Dauerhaftigkeit und waren gegenüber Abflocken stark beständige Die Proben 16 bis 19 verwandten Gleitmittelschichtezij, weiche Graphittsilchen enthielten_s deren Groß® von 1 bis 10 μι variierte_o Bessere Ergebnisse wurden mit einer Teilchengröße von 3 μω oder darüber erhalten^ jedoch war ©ine Teilchengröße von 10 μπι nicht wirksam_s um eine verbesserte Dauerhaftigkeit zu erreichen_o Die Proben 20 bis 22 wendeten Grundlagen mit einer Festigkeit von 20 bis 52 kg/mm² an_o Di© Proben 21 und ZZ unter Anwendung stärkerer Grundlagen waren besser als die Prob© 20 hinsichtlich von Dauerhaftigkeit und Video= qualität beim Bandeinsatz„ Di© Proben 23 bis 26 verwendeten Gleitmittelschichten mit einer Oberflächenrauheit (Ra), welche von 0^29 bis O₃85 μπι variierte _o HöherS ka-Werte ergaben bessor© Ergebnisse ₀ und die Probe 26 unter Anwendung einer Gleitmittelschicht mit einem Ra=W©rt von O₅ 29 μπι war weniger dauerhaft und entwickelte Knitter beim Festklemmen ο Die gleichen Fehler ΐιΠΛ^εη gefunden^ wenn der

Wert Ra 0,85 μπι betrug. Dies bedeutet die Notwendigkeit der Einstellung des Wertes Ra innerhalb eines optimalen Bereiches, welcher, wenn die Probe 17 in Eetracht gezogen wird, von 0,33 bis 0,72 μπι reicht.

Wie vorstehend abgehandelt, erzielen die magnetischen Aufzeichnungsmaterialien die besten Ergebnisse, wenn eine Gleitmittelschicht verwendet wird, welche Wachs enthält und welche die hier definierten Stärken, Oberflächenrauheiten und Teilchengrößen besitzt, falls eine starke Grundlage verwendet wird. Jedoch werden die Aufgaben der Erfindung vollständig erreicht, wenn die Gleitmittelschicht die hier angegebenen Stärken und Oberflächenrauheiten hat. Die Vorteile der magnetischen Aufzeichnungsmaterialien gemäß der Erfindung werden erhalten, wenn die Bandgeschwindigkeit relativ zu dem feststehenden Videokopf im Bereich von 2 bis 10 m/sek liegt, und sie umfassen eine hohe Dauerhaftigkeit, eine minimale Abflockung der Gleitmittelschicht, eine geringe Anzahl von Ausfällen, eine hohe Videoqualität beim Bandeinsatz, eine niedrige Bandausfiihrspannung und das Fehlen von Kniffen aufgrund von Klemmen.

Es wurde festgestellt, daß die Vorteile der Erfindung bei Bandgeschwindigkeiten von 2 bis 10 m/sek erhalten wurden. Es wurde auch festgestellt, daß ähnliche Ergebnisse erhalten werden, wenn irgendwelche Arten von Wachs verwendet werden, worin R und R¹ 7 bis 17 Kohlenstoff atome enthalten.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf begrenzt ist.

Claims (9)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial^ bestehend aus einer nichtmagnetischen Grundlage„ einer magnetischen Auf= Zeichnungsschicht auf der ersten Seite der Grundlage und einer Gleitmittelschicht auf der zweiten Seite der Grund= lageg dadurch gekennzeichnet _β daß die Gleitmittelschicht eine Stärke von 2_fl5 bis 5 μιπ und eine Oberflächenrauheit (Ra) von O₉ 33 bis Ο₉72 μηι besitzt _β
2. 2ο Magnetisches Aufzeichnungsmaterial mit einer magnetischen Aufzeichnungsschicht auf einer Seite einer nichtmagnetischen Grundlage und einer Gleitmittelschicht auf der anderen Seite ₉ dadurch gekennzeichnet ₉ daß es bei einer hohen Bandgeschwindigkeit von 2 bis 10 m/sek verwendet wird und die Gleitmittelschicht eine Stärke von 2_P5 bis 5 μπι und eine Oberflächenrauheit (Ra) von O_p33 bis O₉ 72 μπι besitzt _o
3. 3ο Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2p dadurch gekennzeichnet _p daß die Gleitmittelschicht Graphit enthält_o
4. 4. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmittelschicht Molybdändisulfid und Talkpulver enthält.
5. 5. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Graphit aus Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 10 μπι besteht.
6. 6. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitmittelschicht ein Diketon der Strukturformel ,,

   R-C-R«

   enthält, worin R und R¹ unabhängig voneinander aliphatische Alkylgruppen mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen sind.
7. 7. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Diketon aus ° ί}

   CH₃(CH₂)₁₆-C-(CH₂)₁₆CH₃, CH₃(CH₂)₁₄-C 0 0

   CH₃(CH₂J₁ Q-C-(CH₂).J₀CH₃ oder CH₃(CH₂)Q-C-(C^)₈CH₃ besteht.
8. 8. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Diketon in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Gleitmittels, enthalten ist.
9. 9. Magnetisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Diketon aus Diheptadecylketon besteht, welches in der Gleitmittelschicht in Kombination mit Graphit enthalten 1st, wobei das Keton in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Graphits, enthalten ist.